組合式轉(zhuǎn)子超重力旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)特性及脫硫應(yīng)用研究.pdf

1、超重力旋轉(zhuǎn)床（英文Rotating Packed Bed，簡稱RPB）是一種強化化學工業(yè)過程的新型反應(yīng)器。它通過離心力場模擬超重力環(huán)境，將液體剪切、高度分散，增加了傳質(zhì)比表面積，提高了液體表面更新速率，能極大的強化氣-液傳質(zhì)過程，常應(yīng)用于精餾和吸收等工業(yè)過程。目前旋轉(zhuǎn)床的主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型，內(nèi)構(gòu)件的研究成為發(fā)展的核心，如轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計、液體分布器的優(yōu)化等。
　　在某些化工過程中，由于產(chǎn)物為固體顆粒或是從外部帶來的氣體含有大量灰塵

2、，容易造成填料的堵塞。傳統(tǒng)的超重力旋轉(zhuǎn)床一般在轉(zhuǎn)子內(nèi)部安裝致密的金屬絲網(wǎng)，絲網(wǎng)孔徑較小，絲網(wǎng)層較密，生成的固體顆粒易于堆積在絲網(wǎng)填料內(nèi)部，造成氣液流通途徑的阻塞，不僅削弱傳質(zhì)，且嚴重時需停機清洗。不但影響了生產(chǎn)，同時也增加了清理設(shè)備的費用。為了解決這一問題，在前人旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，本論文提出了新型的組合式轉(zhuǎn)子，即在轉(zhuǎn)子徑向方向組合不同的結(jié)構(gòu)，以期達到防堵的目的。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、在保證傳質(zhì)能力的條件下，設(shè)計更加

3、防止阻塞的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。以NaOH溶液吸收CO2為傳質(zhì)研究實驗體系，考察轉(zhuǎn)速、液量以及氣量對組合式轉(zhuǎn)子超重力旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)的影響規(guī)律。結(jié)果表明，有效傳質(zhì)比表面積ae和液相體積傳質(zhì)系數(shù)kLae隨轉(zhuǎn)速、液量、氣量的增加而增加。組合式轉(zhuǎn)子內(nèi)絲網(wǎng)填料占比越大，其傳質(zhì)效果越好。
　　2、為了構(gòu)建旋轉(zhuǎn)床內(nèi)轉(zhuǎn)子區(qū)的液相傳質(zhì)模型，需要將轉(zhuǎn)子區(qū)分為填料區(qū)和立柱區(qū)兩個部分。根據(jù)表面更新理論建立模型，需要得到立柱區(qū)的持液量εL，因此，本文利用X-ray CT掃

4、描技術(shù)對立柱區(qū)的持液量進行基礎(chǔ)研究，并利用掃描技術(shù)的可視化效果，感性地了解到轉(zhuǎn)子區(qū)內(nèi)液體的流動情況。結(jié)果表明，持液量隨轉(zhuǎn)速的增加而減小，隨液量的增加而增加;絲網(wǎng)填料區(qū)的持液量要遠遠高于立柱區(qū)，在絲網(wǎng)填料區(qū)可見明顯的液體分布不均現(xiàn)象。通過實驗數(shù)據(jù)構(gòu)建立柱區(qū)的持液量關(guān)聯(lián)式，代入傳質(zhì)數(shù)學模型中計算，得到的預(yù)測值與實驗值進行對比，其正負誤差在15％的范圍內(nèi)。
　　3、基于實驗結(jié)果，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)子3的傳質(zhì)性能相差不多，且轉(zhuǎn)子2有望在犧牲少量傳